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セラミックス系スラスタの研究

研究課題

研究課題/領域番号 14205141
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 航空宇宙工学
研究機関独立行政法人宇宙航空研究開発機構

研究代表者

上杉 邦憲  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部 宇宙航空システム研究係, 教授 (40013693)

研究分担者 佐藤 英一  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部 宇宙構造・材料工学研究系, 助教授 (40178710)
澤井 秀次郎  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部 宇宙航空システム研究系, 助教授 (30270440)
田北 勝彦  三菱重工業(株)長崎研究所強度研究室, 主席研究員
研究期間 (年度) 2002 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
53,820千円 (直接経費: 41,400千円、間接経費: 12,420千円)
2005年度: 13,520千円 (直接経費: 10,400千円、間接経費: 3,120千円)
2004年度: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2003年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
2002年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
キーワードセラミックス / スラスタ / 窒化珪素 / 二液推進系 / RCS / 衛星 / 推進系 / CMC / モノリシックセラミックス / 2液推進系
研究概要

1.500N級スラスタ燃焼試験
500N級窒化珪素系モノリシックセラミックス製燃焼器の耐熱強度及びスラスタ性能を評価するため、燃焼試験を実施した。
まず、高膨張比一体型燃焼器を用い、標準条件(燃焼圧=0.69MPa)での燃焼試験を実施した。スラスタの燃焼状態は安定しており、計画通りの性能であることが確認された。また、燃焼器に異常は見られず、燃焼器が燃焼中の圧力、温度に対し十分な耐性を持つことを確認した。本試験及び2項の結果から500N級二液式スラスタ、燃焼器として世界で初めて窒化珪素系モノリシックセラミックス一体整形品を完成させ、本科研費による研究目的を達成した。
次に耐熱性限界確認のため、低膨張比型燃焼器に燃焼室壁面冷却用推薬配分率(フィルムクーリング率)を従来の30%から20%に低減させた噴射器を組み合わせた供試体を用い、標準条件での燃焼試験を実施した。燃焼状態は安定していたが、燃焼室温度が約1300℃を越え、燃焼開始後約52sで燃焼器が破砕した。本件については燃焼器内液膜の挙動、実効燃料/酸化剤混合比等の把握が必要であり、今後の研究課題とすることとした。
2.500N級スラスタ機械環境試験
高膨張比一体型燃焼器の機械環境に対する強度評価を行うため、機械環境試験を実施した。試験条件としては、M-Vロケットの打上げ環境を想定した認定試験レベル環境条件を用いた。
燃焼器に発生する最大応力は推力軸直交方向ランダム振動加振時の約90MPa(3σ)であり、脆性材料構造物強度の評価指標である破壊確率は上限の10^<-2>に対し、10^<-9>程度であった。また試験後の外観検査及びモーダル試験で異常は見られなかった。このことから高膨張比一体型燃焼器がM-Vロケット打上げ時の機械環境に対し、十分な強度を有していることが確認出来た。

報告書

(5件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2005 2004 2003 2002 その他

すべて 雑誌論文 (30件) 文献書誌 (4件)

  • [雑誌論文] 衛星用セラミックススラスタ-セラミックス部材の高信頼性設計2005

    • 著者名/発表者名
      野中吉紀, 森島克成, 三島弘行, 古川克己, 佐藤英一, 澤井秀次郎, 上杉邦憲
    • 雑誌名

      まてりあ 第44巻・第7号

      ページ: 565-570

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] セラミックス型ロケットエンジンの開発2005

    • 著者名/発表者名
      野中吉紀, 西野宏, 古川克己, 三島弘行, 森島克成, 上杉邦憲, 佐藤英一, 澤井秀次郎
    • 雑誌名

      第125回超塑性研究会論文集

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Monolithic Ceramic Thruster for Interplanetary Exporation2005

    • 著者名/発表者名
      K.Uesugi, E.Sato, S.Sawai, K.Furukawa, H.Mishima, K.Morishima, Y.Nonaka, M.Kondo
    • 雑誌名

      Proceedings of sixth IAA International Conference on Low-Cost Planetary Missions

      ページ: 177-181

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Numerical Simulation of Film-Cooled Bi-Propellant Thruster Performances2005

    • 著者名/発表者名
      K.Ohminami, K.Uesugi, H.Ogawa
    • 雑誌名

      Proceedings of sixth IAA International Conference on Low-Cost Planetary Missions

      ページ: 183-186

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Ceramic Based 500N Class Bi-Propellant Thruster2005

    • 著者名/発表者名
      S.Sawai, E.Sato, K.Uesugi, K.Furukawa, H.Mishima, K.Morishima, Y.Nonaka, M.Kondo
    • 雑誌名

      Proceeding of the 56^<th> International Astronautical Congress

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 惑星探査機用セラミックススラスタの開発2005

    • 著者名/発表者名
      佐藤英一, 澤井秀次郎, 上杉邦憲, 野中吉紀, 森島克成, 三島弘行, 古川克己
    • 雑誌名

      第21回宇宙構造・材料シンポジウム公園集

      ページ: 1-7

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Ceramic Thruster for Satellites-High Reliability Design of Ceramic Component,2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Nonaka, K.Morishima, H.Mishima, K.Furukawa, E.Sato, S.Sawai, K.T.Uesugi
    • 雑誌名

      Materia 44 (7)

      ページ: 565-570

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Ceramic-type Rocket Engine,2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Nonaka, H.Nishino, K.Furukawa, H.Mishima, K.Morishima, K.T.Uesugi, E.Sato, S.Sawai
    • 雑誌名

      Collected Abstracts of the 125^<th> Meeting of the Japan Society for Research on Superplasticity

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Monolithic Ceramic Thruster for Interplanetary Exploration,2005

    • 著者名/発表者名
      K.T.Uesugi, E.Sato, S.Sawai, K.Furukawa, H.Mishima, K.Morishima, Y.Nonaka, M.Kondo
    • 雑誌名

      Proceedings of sixth IAA International Conference on Low-Cost Planetary Missions

      ページ: 177-181

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Numerical Simulation of Film-Cooled Bi-Propellant Thruster Performances,2005

    • 著者名/発表者名
      K.Ohminami, K.T.Uesugi, H.Ogawa
    • 雑誌名

      Proceedings of sixth IAA International Conference on Low-Cost Planetary Missions

      ページ: 183-186

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Ceramic Based 500N Class Bi-Propellant Thruster2005

    • 著者名/発表者名
      S.Sawai, E.Sato, K.T.Uesugi, K.Furukawa, H.Mishima, K.Morishima, Y.Nonaka, M.Kondo
    • 雑誌名

      Proceedings of the 56^<th> International Astronautical Congress IAC-05-C4.3.01

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Ceramic Thruster for Planetary Explorer,2005

    • 著者名/発表者名
      E.Sato, S.Sawai, K.T.Uesugi, Y.Nonaka, K.Morishima, H.Mishima, K.Furukawa
    • 雑誌名

      Proceedings of the 21^<st> Symposium on Space Structure and Materials

      ページ: 1-7

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 衛星用セラミックススラスタ-セラミックス部材の高信頼性設計2005

    • 著者名/発表者名
      野中吉紀, 森島克成, 三島弘行, 古川克己, 佐藤英一, 澤井秀次郎, 上杉邦憲
    • 雑誌名

      まてりあ 第44巻・第7号(CD-Rom)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] セラミックス型ロケットエンジンの開発2005

    • 著者名/発表者名
      野中吉紀, 西野宏, 古川克己, 三島弘行, 森島克成, 上杉邦憲, 佐藤英一, 澤井秀次郎
    • 雑誌名

      第125回超塑性研究会論文集 (CD-Rom)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of Monolithic Ceramic Thruster for Interplanetary Exploration2005

    • 著者名/発表者名
      K.Uesugi, E.sato, S.Sawai, K.Furukawa, H.Mishima, K.Morishima, Y.Nonaka, M.Kondo
    • 雑誌名

      Proceedings of sixth IAA International Conference on Low-Cost Planetary Missions (CD-Rom)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Numerical Simulation of Film-Cooled Bi-Propellant Thruster Performances2005

    • 著者名/発表者名
      K.Ohminami, K.Uesugi, H.Ogawa
    • 雑誌名

      Proceedings of sixth IAA International Conference on Low-Cost Planetary Missions (CD-Rom)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of Ceramic Based 500N Class Bi-Propellant Thruster2005

    • 著者名/発表者名
      S.Sawai, E.Sato, K.Uesugi, K.Furukawa, H.Mishima, K.Morishima, Y.Nonaka, M.Kondo
    • 雑誌名

      Proceedings of the 56^<th> International Astronautical Congress (単独別刷り)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 惑星探査機用セラミックススラスタの開発2005

    • 著者名/発表者名
      佐藤英一, 澤井秀次郎, 上杉邦憲, 野中吉紀, 森島克成, 三島弘行, 古川克己
    • 雑誌名

      第21回宇宙構造・材料シンポジウム講演集 (CD-Rom)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 200N級セラミックスラスタの破壊確率評価2004

    • 著者名/発表者名
      上杉邦憲, 佐藤英一, 澤井秀次郎, 野中吉紀, 田北勝彦, 長谷崎和洋, 三島弘行, 森島克成
    • 雑誌名

      日本金属学会講演概要 S2・14

      ページ: 80-80

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Ceramic Thruster for Spacecraft Propulsion System2004

    • 著者名/発表者名
      K.Takita, K.Hisatsune, Y.Nonaka, H.Mishima, K.T.Uesugi, E.Sato, S.Sawai
    • 雑誌名

      4^<th> International Spacecraft Propulsion Conference 2-9

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Ceramic thruster for Spacecraft Propulsion System,2004

    • 著者名/発表者名
      K.Takita, K.Hisatsune, Y.Nonaka, H.Mishima, K.T.Uesugi, E.Sato, S.Sawai
    • 雑誌名

      4^<th> International Spacecraft Propulsion Conference

      ページ: 2-9

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Ceramic Thruster for Reaction Control Subsystem2004

    • 著者名/発表者名
      Uesugi, et al.
    • 雑誌名

      Advances in the Astronautical Sciences Vol.117

      ページ: 755-764

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of Ceramic Thruster for Space Propulsion System2004

    • 著者名/発表者名
      Uesugi, et al.
    • 雑誌名

      4^<th> International spacecraft Propulsion Conference CD

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] セラミック系スラスタの開発2003

    • 著者名/発表者名
      田北勝彦, 野中吉紀, 古川克己, 三島弘行, 佐藤英一, 澤井秀次郎
    • 雑誌名

      日本金属学会講演概要 S3・11

      ページ: 88-88

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Ceramic Thruster for Reaction Control System(RCS)2003

    • 著者名/発表者名
      K.T.Uesugi, E.Sato, S.Sawai, K.Takita, Y.Nonaka, H.Mishima
    • 雑誌名

      Space Activities and Cooperation Contributing to All Pacific Basin Countries (10^<th> ISCOPS)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Ceramic Thruster for Reaction Control System (RCS),2003

    • 著者名/発表者名
      K.T.Uesugi, E.Sato, S.Sawai, K.Takita, Y.Nonaka, H.Mishima
    • 雑誌名

      Space Activities and Cooperation Contributing to All Pacific Basin Countries (10^<th> ISCOPS)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Low Thrust Hydrazine/MON-3 Bipropellant Thruster2002

    • 著者名/発表者名
      H.Mishima, K.Furukawa, t。Takami, K.Takata, Y.Nonaka, S.Sawai
    • 雑誌名

      Proceedings of 23^<rd> International Smposium on Space Technology and Science (Selecter Papers) Vol.1

      ページ: 99-102

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Low Thrust Hydrazine/MON-3 Bipropellant Thruster,2002

    • 著者名/発表者名
      H.Mishima, K.Furukawa, T.Takami, K.Takita, Y.Nonaka, S.Sawai
    • 雑誌名

      Proceedings of 23rd International Symposium on Space Technology and Science (Selected Papers), Matsue Vol.1, ISTS 2002-a-19

      ページ: 99-102

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Ceramic Thruster,

    • 著者名/発表者名
      K.Takita, Y.Nonaka, K.Furukawa, H.Mishima, E.Sato, S.Sawai
    • 雑誌名

      Collected Abstracts of the 2003 Spring Meeting of the Japan Institute of Metals S3-II

      ページ: 88-88

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fracture Probability Assessment of 500N-Class Ceramic Thruster,

    • 著者名/発表者名
      K.T.Uesugi, E.Sato, S.Sawai, Y.Nonaka, K.Takita, K.Hasezaki, H.Mishima, K.Morishima
    • 雑誌名

      Collected Abstracts of the 2004 Spring Meeting of the Japan Institute of Metals S3-II

      ページ: 88-88

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Uesugi, E.Sato, S.Sawai, K.Takita, Y.Nonaka, H.Mishima: "Development of Ceramic Thruster for Reaction Control System"Proceedings of 10th International Space Conference of Pacific Basin Societie, Tokyo, Dec.2003. (to be published). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 上杉邦憲, 佐藤英一, 澤井秀次郎, 野中吉紀, 田北勝彦, 他: "500N級セラミックススラスタの破壊確率評価"金属学会2004年春季大会講演会講演概要集. 80-80 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Takita, S.Sawai et al.: "Development of Low Thrust Hydrazine/MON-3 Bipropellant Thruster"Proceedings of 23rd International Symposium on Space Technology and Science (Selected Papers). Vol.1. 99-102 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 田北勝彦, 佐藤英一, 澤井秀次郎 他: "セラミックス系スラスタの開発"日本金属学会春季大会講演概要集. 88-88 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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